磁性铰链结构.pdf

一种磁性铰链结构，其包括转动支架、固定支架、第一磁性元件、第二磁性元件、转轴及紧固件，转动支架与固定支架可相对转动、且均套设于转轴上，第一磁性元件固定于转动支架上，第二磁性元件固定于固定支架上，第二磁性元件与第一磁性元件以异极端相对的方式设置，且第二磁性元件与第一磁性元件之间的距离随转动支架转动而变化。上述磁性铰链结构同时具有自锁功能和自由定位功能。

1.  一种磁性铰链结构，其包括第一磁性元件、第二磁性元件、转轴及紧固件，其特征在于：该磁性铰链结构还包括转动支架及固定支架，该转动支架与该固定支架可相对转动、且均套设于该转轴上，该第一磁性元件固定于该转动支架上，该第二磁性元件固定于该固定支架上，该第二磁性元件与该第一磁性元件以异极端相对的方式设置，且该第二磁性元件与该第一磁性元件之间的距离随该转动支架转动而变化。

2.  如权利要求1所述的磁性铰链结构，其特征在于：该第一磁性元件包括基部及从该基部一端朝外延伸的第一固定部，该转动支架上设有与该第一固定部相配合的第一固定孔。

3.  如权利要求1所述的磁性铰链结构，其特征在于：该第二磁性元件包括基部及从该基部一端朝外延伸的第二固定部，该固定支架上设有与该第二固定部相配合的第二固定孔。

4.  如权利要求1所述的磁性铰链结构，其特征在于：该磁性铰链结构还包括相对于该固定支架可转动且套设于该转轴上的弹性件。

5.  如权利要求4所述的磁性铰链结构，其特征在于：该弹性件为碟形弹片、波形弹片、弓形弹片及弹簧中的一种。

6.  如权利要求1所述的磁性铰链结构，其特征在于：该磁性铰链结构还包括相对于该固定支架可转动且套设于该转轴上的摩擦件，该摩擦件设置于该转动支架与该固定支架之间。

7.  如权利要求1所述的磁性铰链结构，其特征在于：该磁性铰链结构还包括套设于该转轴上的垫片，该垫片紧靠该紧固件设置。

8.  如权利要求1所述的磁性铰链结构，其特征在于：该转轴包括一个非圆形截面的限位部，该固定支架上开设有与该限位部相配合的穿孔，该转轴的限位部的端部设有螺纹，该紧固件为与该转轴的螺纹相配合的螺母。

9.  如权利要求8所述的磁性铰链结构，其特征在于：该紧固件包括一个防松部，以防止该紧固件受到抵压而发生松动。

10.  如权利要求1所述的磁性铰链结构，其特征在于：该第一磁性元件与该第二磁性元件均设置于偏离该转动支架的转轴的位置。

磁性铰链结构
技术领域
本发明涉及一种铰链结构，尤其涉及一种具有磁性的铰链结构。
背景技术
目前，市场上常见的电子设备，如笔记本电脑、个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)、手机、电子辞典一般为折叠式，其包括本体和盖体，本体和盖体通过铰链结构铰接在一起，从而实现盖体相对于本体打开或闭合。
一种磁性铰链结构，定位于第一稳定状态或第二稳定状态，其包括外套、转轴、固定磁性元件及可动磁性元件，外套具有一个空腔，转轴设置于空腔内，固定磁性元件固定于外套的空腔内，可动磁性元件设置于空腔内并与空腔套接，以使可动磁性元件绕转轴转动，可动磁性元件与固定磁性元件成对配置且可动磁性元件与固定磁性元件是以同极性相面对。磁性铰链结构定位于第一稳定状态时，可动磁性元件位于固定磁性元件的一侧，磁性铰链结构定位于第二稳定状态时，可动磁性元件位于固定磁性元件的另一侧。可动磁性元件与固定磁性元件之间产生排斥磁力，从而提供旋转回复力，使磁性铰链结构具有自锁功能。
然而，在笔记本电脑、掌上游戏机等电子装置中，显示屏一般设于盖体中，使用者经常需要根据视角的不同而调整盖体与本体的相对位置，并希望这两个部件能在任意相对位置停留，以便能在任意位置对其进行操作而不晃动。上述磁性铰链结构中自锁于第一稳定状态及第二稳定状态，在其它位置不能稳定停留，难以实现自由定位。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种同时具有自锁功能和自由定位功能的磁性铰链结构。
一种磁性铰链结构，其包括转动支架、固定支架、第一磁性元件、第二磁性元件、转轴及紧固件，转动支架与固定支架可相对转动、且均套设于转轴上，第一磁性元件固定于转动支架上，第二磁性元件固定于固定支架上，第二磁性元件与第一磁性元件以异极端相对的方式设置，且第二磁性元件与第一磁性元件之间的距离随转动支架转动而变化。
上述磁性铰链结构通过第一磁性元件与第二磁性元件以异极端相对的方式设置而产生吸引磁力，吸引磁力因第一磁性元件与第二磁性元件之间的距离的变化而变化，在转轴的轴向产生的磁力矩随着吸引磁力而变化。转动支架与固定支架因挤压而产生摩擦力，摩擦力在转轴的轴向产生摩擦力矩。当磁力矩小于或等于摩擦力矩时，磁性铰链结构处于自由定位状态；当磁力矩大于摩擦力矩时，磁性铰链结构处于自锁状态。因此，上述磁性铰链结构同时具有自锁功能和自由定位功能。
附图说明
图1是本发明实施方式一的磁性铰链结构的立体分解图。
图2是图1的磁性铰链结构的组装图。
图3是图1的磁性铰链结构旋转时的状态图。
图4是本发明实施方式二的磁性铰链结构的立体分解图。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施方式对本发明的磁性铰链结构作进一步的详细说明。
请参阅图1及图2，本发明实施方式一的磁性铰链结构100包括一个转轴11、一个第一磁性元件12、一个转动支架13、两个摩擦片14、一个固定支架15、两个弹性件16、一个第二磁性元件17、一个垫片18及一个紧固件19。第一磁性元件12固定于转动支架13上，第二磁性元件17固定于固定支架15上。转动支架13、摩擦件14、弹性件16及垫片18均套设于转轴11上。固定支架15固定地套设于转轴11上，转动支架13、摩擦件14及弹性件16可相对于固定支架15转动。摩擦件14设置于转动支架13与固定支架15之间。垫片18紧靠紧固件19而设置，紧固件19设于转轴11的端部。
转轴11包括一个圆形截面的轴部112、非圆形截面的限位部114及圆盘状的抵挡部116。限位部114从轴部112的一端朝外延伸，抵挡部116从轴部112的另一端朝外延伸。限位部114远离轴部112的端部设有螺纹1142。抵挡部116的直径最大，以防止转动支架13从转轴11上脱落。
第一磁性元件12包括一个圆柱形基部122及从基部122一端朝外延伸的圆柱形第一固定部124，第一固定部124的直径小于基部122的直径。第一固定部124远离基部122的端部的极性为S极。第一磁性元件12可为永久磁铁、电磁铁等有磁性的元件。具体在本实施例中，第一磁性元件12为永久磁铁。
转动支架13包括一个固定部132和一个自固定部132垂直延伸出的连接部134。固定部132上开设有多个装配孔1322，通过装配孔1322将固定支架13安装至电子装置的盖体上。连接部134大致呈板状，其上开设有枢接孔1342及第一固定孔1344。枢接孔1342为圆形孔，以供转轴11穿设。第一固定孔1344与第一磁性元件12的第一固定部124过盈配合，以使第一磁性元件12固定于转动支架13上，且该第一磁性元件12的轴线偏离转动支架13的枢接孔1342的轴线。
摩擦片14为圆形的片体，其上开设有一个圆形通孔142及位于通孔142周围的多个油孔144。摩擦件14通过通孔142套设于转轴11上。
固定支架15包括一个固定部152和自固定部152垂直延伸的连接部154。固定部152设有多个装配孔1522，通过装配孔1522将固定支架15安装至电子装置的本体上。连接部154大致呈板状，其上开设有穿孔1542及第二固定孔1544。穿孔1542为非圆形，例如，其可为三角形、方形、椭圆形、多边形等形状。
弹性件16为中心开孔的碟形弹片，即其中心部分沿其轴线方向朝一侧凸出，且其具有弹性。一对弹性件16背向设置，即两个弹性件16的凸出部分靠设在一起。
第二磁性元件17包括一个圆柱形基部172及从基部172一端朝外延伸的圆柱形第二固定部174，第二固定部174的直径小于基部172的直径。第二固定部174远离基部172的端部的极性为N极。第二磁性元件17的第二固定部174用于插入固定支架15的第二固定孔1544内，且该第二磁性元件17的轴线偏离固定支架15的穿孔1542的轴线。组装后，第二固定部174的端部与第一磁性元件12的第一固定部124的端部直接相对，故第二固定部174端部的极性与第一固定部124端部的极性相反。当然，第二固定部174端部的极性与第一固定部124端部的S、N极的方向可改变，只需其相对的端部的极性相反即可。第二磁性元件17可为永久磁铁、电磁铁等有磁性的元件。具体在本实施例中，第二磁性元件17为永久磁铁。
垫片18为中心开孔的圆形片体。
紧固件19为一个防松螺母，其大体为六棱柱形，其中心开设有螺孔192，转轴11限位部114的螺纹1142与紧固件19的螺孔192配合而将紧固件19可拆卸地固定至转轴11上，从而防止垫片18从转轴11上脱落。紧固件19包括一个防松部194，其用于增大紧固件19与垫片18之间的摩擦力，以防止紧固件19与转轴11螺合后由于受到抵压而发生松动。本实施例中，防松部194为多个设于紧固件19端面的凸起。
请参阅图1及图2，装配磁性铰链结构100时，首先，将第一磁性元件12的第一固定部124插入转动支架13的第一固定孔1344中，将第二磁性元件17的第二固定部174插入固定支架15的第二固定孔1544中，使第一磁性元件12及第二磁性元件17分别固定于转动支架13及固定支架15上。接着，依次将转动支架13、两个摩擦件14、固定支架15、两个弹性件16、垫片18套设于转轴11上。最后，将紧固件19旋至转轴11的螺纹1142上，从而将紧固件19固定至转轴11上。
请参阅图1至图3，初始状态时，第一磁性元件12的第一固定部124与第二磁性元件17的第二固定部174吸引，并使第一磁性元件12与第二磁性元件17位于同一轴线上。此时，磁性铰链结构100处于锁定状态。朝一个方向旋转转动支架13时，第一磁性元件12随着转动支架13一起转动，第一磁性元件12逐渐与第二磁性元件17分离，即第一磁性元件12与第二磁性元件17的轴线逐渐偏离。在此过程中，当转动支架13转动到一个特定位置时，两个摩擦件14、转动支架13及固定支架15之间的摩擦力在转轴11的轴向产生的摩擦力矩，等于第一磁性元件13与第二磁性元件17之间的吸引磁力在转轴11的轴向产生的磁力矩。当转动支架13转过这个特定位置而到达摩擦力矩大于磁力矩时，转动支架13相对于固定支架15可以任意停留，此时铰链结构100处于自由定位的状态。朝相反方向旋转转动支架13时，第一磁性元件12逐渐靠近第二磁性元件17。在此过程中，当转动支架13没有转过特定位置时，磁性铰链结构100处于自由定位的状态；当转动支架13转过特定位置时，第一磁性元件13与第二磁性元件17之间的吸引磁力在转轴11的轴向产生的磁力矩，大于两个摩擦件14、转动支架13及固定支架15之间的摩擦力在转轴11的轴向产生的摩擦力矩，使得转动支架13在磁力矩的作用下自动回复到初始锁定位置。
上述磁性铰链结构100中，第一磁性元件12与第二磁性元件17之间的吸引磁力在转轴11的轴向产生的磁力矩随着两者之间的距离的变化而变化。转动支架13与固定支架15因挤压而产生摩擦力，摩擦力在转轴11的轴向产生摩擦力矩。当磁力矩小于或等于摩擦力矩时，磁性铰链结构100处于自由定位状态；当磁力矩大于摩擦力矩时，磁性铰链结构100处于自锁状态。另外，当磁性铰链结构100应用于液晶显示器或笔记本电脑等电子装置时，还应当考虑显示屏的重力矩。当磁力矩小于或等于摩擦力矩与显示屏的重力矩的合力矩时，磁性铰链结构100处于自由定位状态；当磁力矩大于摩擦力矩与显示屏的重力矩的合力矩时，磁性铰链结构100处于自锁状态。因此，上述磁性铰链结构100同时具有自锁功能和自由定位功能。
请参阅图4，本发明实施方式二的磁性铰链结构200与实施方式一的磁性铰链结构100相似，其包括转轴21、第一磁性元件22、转动支架23、摩擦件24、固定支架25、弹性件26、第二磁性元件27、垫片28及一个紧固件29。第一磁性元件22固定于转动支架23上，第二磁性元件27固定于固定支架25上。转动支架23、摩擦件24、固定支架25、弹性件26及垫片28均套设于转轴21上。其不同之处在于：磁性铰链结构200包括两个第一磁性元件22，两个第一磁性元件22相对于转动支架23的枢接孔2342对称地固定于转动支架23上，两个第一磁性元件22与一个第二磁性元件27之间的磁力所产生的磁力力矩，使磁性铰链结构200具有两个自动锁定位置。
可以理解，第一磁性元件12、22与第二磁性元件17、27不限于直接相对，也可间接相对，例如，第一磁性元件12、22与第二磁性元件17、27被两个摩擦件14、24所遮挡，只需第一磁性元件12、22及第二磁性元件17、27的磁场能够穿透两个摩擦件14、24即可。
可以理解，第一磁性元件12、22的个数不限于一个或两个，也可为三个及三个以上，只需第一磁性元件12、22与第二磁性元件17、27以异极端相对即可。并且，第一磁性元件12、22及第二磁性元件17、27不限于利用过盈配合的方式将其固定于转动支架13、23及固定支架15、25中，也可采用其他的固定方式，例如，可在第一磁性元件12、22及第二磁性元件17、27的一端设有螺纹，在转动支架13、23及固定支架15、25上分别开设有一个与螺纹相螺合的螺孔。
可以理解，弹性件16、26不限于碟形弹片，也可为波形弹片、弓形弹片及弹簧。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。